Nghiên cứu quản lý nước hệ thống canh tác vùng ngập lũ ĐBSCL

Luận án nghiên cứu mô hình quản lý nước và hệ thống canh tác tại ĐBSCL, đánh giá hiệu quả sử dụng nước nhằm thích ứng với biến đổi khí hậu.

• Tác giả: Nguyễn Văn Tuyến
• Người hướng dẫn: PGS. Văn Phạm Đăng Trí
• Trường học: Trường Đại học Cần Thơ
• Chuyên ngành: Môi trường Đất và Nước
• Đề tài: Nghiên cứu mô hình quản lý nước trong hệ thống canh tác tổng hợp vùng ngập lũ Đồng bằng sông Cửu Long để thích ứng với biến đổi khí hậu
• Loại tài liệu: Luận án Tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Cần Thơ

Mục lục chi tiết

• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• LỜI CẢM TẠ
• DANH SÁCH BẢNG
• DANH SÁCH HÌNH
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.3. Nội dung nghiên cứu
• 1.4. Giới hạn của nghiên cứu
• 1.5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án
• 1.5.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 1.6. Điểm mới của luận án
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Tổng quan về đánh giá đất đai
• 2.1.1. Định nghĩa về đất
• 2.1.2. Định nghĩa đất đai
• 2.2. Tổng quan về phương pháp đánh giá thích nghi đất đai
• 2.2.1. Phương pháp FAO (1976)
• 2.2.3. Các nghiên cứu về đánh giá đất đai trong và ngoài nước
• 2.2.4. Định lượng về hiệu quả kinh tế trong phương pháp đánh giá thích nghi đất đai
• 2.3. Tổng quan về các hệ thống canh tác nông nghiệp ở ĐBSCL
• 2.3.1. Hiện trạng phân bố các hệ thống canh tác
• 2.3.2. Hệ thống canh tác thích nghi triển vọng
• 2.4. Tổng quan về cây trồng cạn và cây lúa
• 2.4.1. Tình hình sản xuất cây màu và cây lúa
• 2.4.2. Tổng hợp các thông tin của cây trồng cạn và cây lúa
• 2.4.3. Hiệu quả kinh tế của sản xuất cây màu và cây lúa
• 2.5. Tác động của Biến đổi khí hậu đến nền nông nghiệp ở ĐBSCL và các giải pháp thích ứng
• 2.6. Canh tác tiết kiệm nước
• 2.7. Tổng quan về cân bằng nước trong ruộng canh tác cây màu
• 2.8. Tổng quan về nhu cầu nước của cây trồng
• 2.9. Cách xác định lượng nhu cầu nước của cây trồng
• 2.10. Giới thiệu mô hình AquaCrop
• 2.11. Các nghiên cứu đã thực hiện về đánh giá hiệu quả kinh tế
• 2.12. Tổng quan về các phương pháp đánh giá hiệu quả sử dụng nước
• 2.13. Ứng dụng mô hình AquaCrop mô phỏng năng suất – nước cho cây trồng
• 2.13.3. Đánh giá ưu điểm và khuyết điểm của mô hình AquaCrop
• 2.14. Tổng quan về vùng ngập lũ ở ĐBSCL
• 2.15. Tổng quan về địa điểm nghiên cứu
• 2.15.1. Vị trí địa lý tỉnh An Giang
• 2.15.2. Điều kiện tự nhiên của tỉnh An Giang
• 2.15.3. Vị trí địa lý huyện Châu Phú, tỉnh An Giang
• 2.15.4. Điều kiện tự nhiên phục vụ cho sản xuất nông nghiệp huyện Châu Phú
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Tiến trình thực hiện nghiên cứu chung của luận án
• 3.2. Nội dung 1: Đánh giá tiềm năng đất đai tỉnh An Giang
• 3.2.1. Các bước thực hiện nội dung 1
• 3.2.2. Đánh giá về hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp tỉnh An Giang
• 3.2.3. Đánh giá tiềm năng đất đai tỉnh An Giang
• 3.2.4. Đánh giá hiệu quả kinh tế – xã hội của sản xuất nông nghiệp huyện Châu Phú
• 3.2.4.1. Thu thập dữ liệu sơ cấp bằng phương pháp điều tra nông hộ
• 3.2.4.2. Phương pháp phân tích số liệu
• 3.2.4.3. Phương pháp xử lý số liệu
• 3.2.5. Phương pháp phân tích SWOT
• 3.3. Nội dung 2: Đánh giá hiệu quả sử dụng nước cho cây trồng cạn trên nền đất lúa ở mô hình thí nghiệm tại xã Vĩnh Thạnh Trung, huyện Châu Phú, tỉnh An Giang
• 3.3.1. Các bước thực hiện nội dung 2
• 3.3.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu
• 3.3.3. Bố trí thí nghiệm
• 3.3.4. Lấy mẫu và phân tích đất
• 3.3.5. Tính toán lượng nước tưới, thời điểm tưới, nguồn nước tưới
• 3.3.6. Công thức bón phân
• 3.3.7. Chỉ tiêu và phương pháp xác định các chỉ tiêu
• 3.3.8. Hiệu chỉnh mô hình AquaCrop
• 3.3.9. Kiểm định mô hình AquaCrop
• 3.3.10. Phương pháp đánh giá hiệu quả sử dụng nước
• 3.3.11. Phương tiện nghiên cứu
• 3.3.12. Phương pháp xử lý số liệu
• 3.4. Nội dung 3: Xây dựng quy trình đánh giá hiệu quả sử dụng nước cho các cây trồng khác nhau
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Đánh giá về đất đai tỉnh An Giang
• 4.1.1. Tình hình sử dụng đất nông nghiệp tỉnh An Giang năm 2011
• 4.1.2. Bản đồ đơn vị đất đai
• 4.1.3. Phân tích và mô tả các kiểu sử dụng đất đai chọn lọc
• 4.1.4. Chất lượng đất đai và yêu cầu sử dụng đất đai cho các kiểu sử dụng đất đai tỉnh An Giang
• 4.1.5. Phân hạng khả năng thích nghi đất đai tỉnh An Giang
• 4.1.6. Phân vùng thích nghi đất đai tự nhiên tỉnh An Giang
• 4.1.7. Nhận xét và lựa chọn các kiểu sử dụng đất thích hợp cho tỉnh An Giang
• 4.1.8. Đánh giá thuận lợi và khó khăn khi chuyển đổi canh tác từ cây lúa sang cây màu
• 4.2. Đánh giá hiệu quả sử dụng nước trong mô hình thí nghiệm
• 4.2.1. Đặc điểm lý hóa của khu đất thí nghiệm
• 4.2.2. Tính toán nhu cầu tưới của cây bắp và cây ớt
• 4.2.3. Kiểm định mô hình AquaCrop
• 4.2.4. Đánh giá hiệu quả sử dụng nước
• 4.3. Tìm quy trình đánh giá hiệu quả sử dụng nước cho cây trồng
• 4.3.1. Trường hợp canh nhiều loại cây màu
• 4.3.2. Trường hợp canh tác 1 loại cây màu
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Khái niệm và tầm quan trọng của mô hình quản lý nước ĐBSCL

Mô hình quản lý nước ở Đồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL) là một hệ thống tổng hợp nhằm tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên nước cho canh tác nông nghiệp trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng phức tạp. Vùng ĐBSCL là một trong những khu vực nhạy cảm nhất với biến đổi khí hậu do bị tác động của nước biển dâng, xâm nhập mặn, và khô hạn kéo dài. Nghiên cứu của Đại học Cần Thơ cho thấy việc áp dụng mô hình quản lý nước hiệu quả không chỉ giúp tiết kiệm tài nguyên mà còn nâng cao hiệu quả kinh tế của nông nghiệp. Các mô hình canh tác như Lúa-Màu hay Màu-Màu đã chứng minh khả năng thích ứng tốt với các điều kiện khí hậu khắc nghiệt, giúp nông dân duy trì sản xuất bền vững.

1.1. Định nghĩa mô hình quản lý nước thích ứng

Mô hình quản lý nước thích ứng là phương pháp kết hợp giữa công nghệ tưới tiết kiệm nước, lựa chọn cây trồng phù hợp, và quản lý đất đai khoa học. Mô hình này đặc biệt quan trọng ở ĐBSCL nơi mà tài nguyên nước ngọt ngày càng khan hiếm. Các nghiên cứu từ 2012-2016 tại huyện Châu Phú, An Giang cho thấy hiệu quả sử dụng nước có thể tăng từ 3.000 đồng/m³ lên 19.284 đồng/m³ khi áp dụng đúng mô hình.

1.2. Vai trò trong thích ứng biến đổi khí hậu

Thích ứng biến đổi khí hậu thông qua quản lý nước là chiến lược thiết yếu cho ĐBSCL. Mô hình này giúp giảm nhu cầu tưới lên đến 2.006 m³/ha/năm khi chuyển từ canh tác 2 vụ lúa sang 2 vụ màu. Điều này không chỉ bảo vệ tài nguyên nước mà còn tăng lợi nhuận nông dân trong bối cảnh hạn hán kéo dài.

II. Các mô hình canh tác chính ở ĐBSCL

Ở Đồng Bằng Sông Cửu Long, có ba mô hình canh tác chính được áp dụng để quản lý nước hiệu quả: mô hình Lúa-Màu, mô hình Màu-Màu, và mô hình 2 vụ lúa truyền thống. Kết quả đánh giá tiềm năng đất đai tại An Giang cho thấy mô hình Lúa-Màu thích nghi tốt với hầu hết toàn tỉnh, trong khi mô hình Màu-Màu lại có hiệu quả sử dụng nước cao nhất đạt 12.896 đồng/m³. Nghiên cứu cụ thể cho thấy mô hình 1 vụ lúa - 1 vụ màu mang lại hiệu quả kinh tế 3.958 đồng/m³ và tiết kiệm được 1.036 m³ nước/ha/năm. Các vùng bị hạn hán trên 6 tháng như Tịnh Biên, Tri Tôn, Thoại Sơn không thích hợp cho mô hình 2 vụ lúa, nhưng lại phù hợp với canh tác cây màu tiết kiệm nước hơn.

2.1. Mô hình Lúa Màu và ứng dụng

Mô hình Lúa-Màu là phương pháp kết hợp canh tác lúa vụ chính với các cây màu vụ lẫn, giúp tối ưu hóa nước tưới và đất đai. Mô hình này thích nghi tốt ở hầu hết tỉnh An Giang, tiết kiệm được 1.036 m³ nước/ha/năm so với mô hình 2 vụ lúa. Hiệu quả sử dụng nước của mô hình này đạt 3.958 đồng/m³, tạo ra sự cân bằng giữa sinh lợi và bảo vệ tài nguyên.

2.2. Mô hình Màu Màu hiệu quả cao

Mô hình Màu-Màu cho thấy hiệu quả sử dụng nước tốt nhất với 12.896 đồng/m³ và tiết kiệm 2.006 m³ nước/ha/năm. Mô hình này thích nghi cao ở vùng Chợ Mới và những khu vực có hạn hán kéo dài. Canh tác cây bắp tiết kiệm 1.033 m³ nước/ha/vụ, còn cây ớt tiết kiệm 764 m³ nước/ha/vụ.

III. Các loại cây trồng thích ứng và hiệu quả sử dụng nước

Lựa chọn cây trồng phù hợp là yếu tố then chốt trong quản lý nước thích ứng ở ĐBSCL. Nghiên cứu tại huyện Châu Phú cho thấy các cây màu khác nhau có nhu cầu tưới và hiệu quả kinh tế rất khác biệt. Cây ớt đem lại hiệu quả sử dụng nước cao nhất với 19.284 đồng/m³, tiết kiệm được 764 m³ nước/ha/vụ so với canh tác lúa. Cây bắp cũng cho kết quả tốt với 4.785 đồng/m³ và tiết kiệm 1.033 m³ nước/ha/vụ. Trong khi đó, canh tác lúa chỉ mang lại 3.000 đồng/m³ hiệu quả sử dụng nước. Những số liệu này cho thấy việc chuyển từ canh tác lúa sang cây màu không chỉ giúp tiết kiệm nước mà còn tăng đáng kể lợi nhuận nông dân trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

3.1. Cây ớt loại cây hiệu quả nhất

Cây ớt là loại cây màu cho hiệu quả sử dụng nước cao nhất đạt 19.284 đồng/m³ và tiết kiệm tới 764 m³ nước/ha/vụ. Đây là sự lựa chọn lý tưởng cho canh tác thích ứng ở ĐBSCL, đặc biệt ở các vùng bị hạn hán kéo dài. Cây ớt cũng có giá trị thương phẩm cao và thích ứng tốt với điều kiện khí hậu nóng ẩm.

3.2. Cây bắp và các cây màu khác

Cây bắp mang lại hiệu quả sử dụng nước 4.785 đồng/m³ với nhu cầu tưới thấp hơn lúa 1.033 m³/ha/vụ. Nghiên cứu đề xuất cần tiếp tục đánh giá các cây màu khác như đậu xanh, đậu nành, và mè để xác định nhóm cây có nhu cầu tưới tối thiểu mà vẫn mang lại hiệu quả kinh tế cao.

IV. Giải pháp và quy trình quản lý nước bền vững

Để thực hiện hiệu quả mô hình quản lý nước ĐBSCL thích ứng biến đổi khí hậu, cần áp dụng một quy trình đánh giá hệ thống gồm ba bước chính: (1) Xác định mục đích, phạm vi và điều kiện áp dụng quy trình; (2) Xây dựng lưu đồ thực hiện công việc chi tiết; và (3) Mô tả đầy đủ từng bước thực hiện. Công cụ GIS (MapInfo) và mô hình tính toán AquaCrop được sử dụng để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình. Hiệu quả sử dụng nước được tính toán bằng công thức: Lợi nhuận/m³ nước sử dụng. Ngoài ra, cần có các giải pháp kỹ thuật để giảm thất thoát nước do bốc hơi và thấm lậu, đồng thời tìm biện pháp duy trì năng suất cây trồng khi áp dụng tưới tiết kiệm nước. Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào các cây màu khác và các giải pháp hạn chế thất thoát nước để hoàn thiện hệ thống quản lý nước bền vững cho ĐBSCL.

4.1. Quy trình đánh giá hiệu quả sử dụng nước

Quy trình đánh giá hiệu quả sử dụng nước được xây dựng theo ba bước: xác định mục đích và phạm vi, xây dựng lưu đồ thực hiện, và mô tả chi tiết từng bước. Sử dụng công thức Lợi nhuận/m³ nước để đánh giá. Quy trình này giúp xác định loại cây trồng sử dụng ít nước nhất mà mang lại hiệu quả kinh tế cao, từ đó hỗ trợ canh tác thích ứng hiệu quả.

4.2. Giải pháp giảm thất thoát nước và duy trì năng suất

Giải pháp giảm thất thoát nước do bốc hơi và thấm lậu là rất cần thiết trong điều kiện thiếu nước tưới. Cần tìm biện pháp kỹ thuật để duy trì năng suất cây màu khi áp dụng tưới tiết kiệm nước. Các nghiên cứu tiếp theo về nhóm cây màu khác và công nghệ tiết kiệm nước sẽ hoàn thiện hệ thống quản lý nước bền vững cho ĐBSCL.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Biến đổi khí hậu kết hợp với sự gia tăng khai thác, sử dụng tài nguyên nước ở khu vực thượng nguồn sông Mekong (như các dự án thủy điện và chuyển nước của Lào, Campuchia, Thái Lan) đang làm suy giảm nghiêm trọng lượng nước ngọt đổ về Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) trong mùa khô, đồng thời làm suy giảm lượng phù sa bồi đắp và gia tăng mức độ xâm nhập mặn. Điển hình như đợt hạn mặn lịch sử 2015 - 2016 đã khiến khoảng 369.000 hộ dân thiếu nước sinh hoạt, 250.000 ha hoa màu, 37.000 ha cây ăn quả, 164.000 ha cây lâu năm và 6.900 ha diện tích nuôi trồng thủy sản bị thiệt hại nghiêm trọng (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 2016). Tại vùng thượng nguồn ĐBSCL như tỉnh An Giang, tập quán thâm canh độc canh lúa 2 đến 3 vụ/năm tiêu tốn một khối lượng nước tưới rất lớn, làm suy giảm hàm lượng chất hữu cơ và độ phì nhiêu của đất, tăng nguy cơ phát sinh dịch hại và ô nhiễm môi trường. Trước bối cảnh tài nguyên nước ngày càng khan hiếm, yêu cầu chuyển đổi cơ cấu cây trồng từ đất lúa sang luân canh hoặc chuyên canh cây trồng cạn (cây màu) trở nên cấp thiết. Tuy nhiên, khoảng trống nghiên cứu thực tế là các nhà quản lý và nông dân thiếu dữ liệu định lượng chính xác về nhu cầu tưới thực tế của các loại cây màu trên nền đất lúa, thiếu công cụ mô phỏng tương quan năng suất - nước trong điều kiện ngập lũ - khô hạn, và chưa có một quy trình đánh giá nhanh hiệu quả sử dụng nước kết hợp giữa giá trị kinh tế tài chính và khối lượng nước tiêu thụ ($m^3$).

Mục tiêu tổng quát của luận án là xác định nhu cầu tưới cho cây màu và đánh giá hiệu quả sử dụng nước tưới trong nông nghiệp nhằm phục vụ cho mục tiêu phát triển nông nghiệp bền vững trong bối cảnh nguồn nước không ổn định ở vùng đầu nguồn tỉnh An Giang.

Mục tiêu cụ thể của luận án bao gồm:

• Xác định loại cây màu canh tác trên nền đất lúa sử dụng tài nguyên nước ít mà đem lại hiệu quả kinh tế cao trong sản xuất nông nghiệp.
• Xác định quy trình giúp đánh giá nhanh hiệu quả sử dụng nước.

Câu hỏi nghiên cứu:

1. Cây màu nào tiết kiệm tài nguyên nước và đem lại hiệu quả kinh tế trong sản xuất nông nghiệp cao?
2. Quy trình nào giúp đánh giá nhanh hiệu quả sử dụng nước cho các cây trồng khác nhau?

Giả thiết nghiên cứu:

1. Đưa cây màu vào trồng trên nền đất lúa sẽ có hiệu quả sử dụng nước tưới cao hơn.
2. Có thể phát triển một quy trình đánh giá hiệu quả sử dụng nước cho các loại cây màu.

Đối tượng nghiên cứu: Tính thích nghi của các mô hình canh tác màu - màu và lúa - màu trên nền đất lúa; nhu cầu tưới, cân bằng nước mặt ruộng và năng suất của cây bắp (Zea mays), cây ớt (Capsicum frutescens L.) so sánh với cây lúa (Oryza sativa L.); quy trình đánh giá hiệu quả sử dụng nước.

Phạm vi nghiên cứu:

• Không gian: Nghiên cứu đánh giá tiềm năng đất đai trên toàn địa bàn tỉnh An Giang; nghiên cứu thực nghiệm đồng ruộng, phỏng vấn nông hộ và hiệu chỉnh mô hình số được thực hiện tại xã Vĩnh Thạnh Trung, huyện Châu Phú, tỉnh An Giang (khu vực có diện tích canh tác cây màu trên 8.000 ha và có hệ thống đê bao ngập lũ).
• Thời gian: Nghiên cứu thực nghiệm và theo dõi đồng ruộng được thực hiện liên tục trong 5 năm (từ tháng 01/2012 đến tháng 08/2016); chuỗi số liệu khí tượng - thủy văn phục vụ mô phỏng được thu thập giai đoạn 1995 - 2015.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Về phương pháp luận đánh giá đất đai, tác giả tổng thuật các cột mốc từ khung đánh giá đất đai của FAO (1976, 1983, 1985, 1993, 1995) với nguyên tắc so sánh chất lượng đất đai với yêu cầu sử dụng đất, định nghĩa đất đai của Brinkman và Smyth (1976), phương pháp phân loại của Hall và Wang (1992), cùng giáo trình của Lê Quang Trí (2010). Các nghiên cứu trong nước về thích nghi đất đai được điểm lại gồm: Trần Thanh Bé (2000) về thích nghi canh tác ĐBSCL; Van Mensvoort và Le Quang Tri (2002) tại Phụng Hiệp và Thạnh Hóa; Võ Quang Minh và Lê Quang Trí (2006) ứng dụng phân loại độ phì FCC trên đất thâm canh lúa; Đỗ Nam (2009); Võ Phước Khải (2011) về tích hợp kinh tế theo FAO; Lê Thị Linh và ctv. (2011) tại huyện Càng Long (Trà Vinh) cho thấy mô hình lúa 2 vụ - màu (LUT3) đạt lợi nhuận cao nhất (86,5 triệu đồng/ha/năm) và hệ số B/C cao nhất (3,62) so với chuyên lúa 3 vụ (LUT4: 27,6 triệu đồng/ha, B/C đạt 1,04); Phan Ngọc Duyên (2006) tại huyện Hồng Dân (Bạc Liêu) xác định mô hình lúa 1 vụ kết hợp cá - tôm (LUT4) đạt hệ số B/C là 4,76 so với lúa 2 vụ là 1,05. Trên thế giới, các công trình của Glesias và ctv. (1996), Jurandir và ctv. (2006), Iglesias và ctv. (2011), Buan và ctv. (2013) nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu đến quy hoạch cây trồng, tính dễ bị tổn thương của lúa và bắp.

Về hệ thống canh tác và biến đổi khí hậu tại ĐBSCL, luận án tổng hợp các nghiên cứu của Nguyễn Hồng Tín và ctv. (2016), Balica và ctv. (2013), Nguyễn Hoàng Đan và ctv. (2013), Đỗ Văn Xê (2010), Nguyễn Duy Cần (2009), Nguyễn Minh Phương và ctv. (2013), Nguyễn Phan Nhân và ctv. (2012), Lê Anh Tuấn (2012, 2016), Trương Hoàng Minh và ctv. (2012), Đặng Thị Kim Phượng và Đỗ Văn Xê (2011). Các nghiên cứu tác động thượng nguồn và quốc tế gồm Vien (2011), Wassmann và ctv. (2004a), Seal và Baten (2012), Ziv và ctv. (2012), Osborne (2009), ICEM (1999), MRC (2016), cùng các dự án hợp tác của ADPC (2013), Đại học Wageningen (2011-2013) và Chính phủ Úc (2011-2015).

Về cân bằng nước, nhu cầu nước và mô hình hóa cây trồng, tác giả phân tích cơ sở sinh lý rễ và thoát hơi nước từ Rawls và Brakensiek (1998), Van Genuchten (1980), Nguyễn Kim Thanh (2005), Nguyễn Thế Quảng (2010), Chu Thị Thơm và ctv. (2006), Lê Anh Tuấn (2005), Trần Bá Linh và ctv. (2004), Trần Thái Hùng và ctv. (2009), Trần Viết Ổn (2002), Võ Khắc Trí (2002); công thức Penman-Monteith theo chuẩn FAO 56 (Allen và ctv., 1998; Meyer, 1999; Adeniran và ctv., 2010; Bouraima và ctv., 2015). Về mô hình AquaCrop (FAO), tác giả phân tích cấu trúc từ Steduto và ctv. (2009, 2011), Raes và ctv. (2009, 2012), Geerts và ctv. (2009), đối sánh với các mô hình PERFECT, SWAP, DSSAT, BUDGET, CropSyst (Abi Saab và ctv., 2015), WOFOST (Todorovic và ctv., 2009), Oryza2000 (Amiri và ctv., 2014); các ứng dụng AquaCrop trong nước của Tất Anh Thư và ctv. (2015) trên đậu nành, Vương Tấn Huy (2012), Nguyễn Văn Quí và ctv. (2014), Hồng Minh Hoàng và Văn Phạm Đăng Trí (2015) trên lúa.

Về phương pháp đánh giá hiệu quả sử dụng nước, các tác giả quốc tế như Ali và Talukder (2008), Ximing và Rosegrant (2003), Descheemaeker và ctv. (2013), Wichelns (2014), Ahmed và Mahmoud (2010) chủ yếu xác định hiệu quả sử dụng nước bằng tỷ số vật lý giữa năng suất sinh khối/hạt khô trên lượng nước tiêu thụ ($kg/m^3$).

Khoảng trống nghiên cứu được luận án lựa chọn giải quyết: Các nghiên cứu trước đây chưa lượng hóa hiệu quả sử dụng nước thông qua chỉ số kinh tế tài chính trực tiếp, tức tỷ số giữa lợi nhuận tạo ra trên một đơn vị thể tích nước sử dụng ($đồng/m^3$), đồng thời thiếu một khung quy trình chuẩn hóa kết hợp giữa GIS đánh giá thích nghi đất đai, thực nghiệm đồng ruộng và mô hình số AquaCrop nhằm chuyển đổi cây trồng thích ứng thiếu nước tại vùng thượng nguồn ngập lũ ĐBSCL.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án vận dụng các cơ sở lý thuyết và khung phân tích chuyên ngành:

• Khung đánh giá thích nghi đất đai tự nhiên và định lượng kinh tế theo FAO (1976, 1993): Phân hạng các cấp thích nghi $S_1$ (thích nghi cao, $\ge 80%$ năng suất tối hảo), $S_2$ (thích nghi trung bình, $40% - <80%$), $S_3$ (thích nghi kém, $20% - <40%$) và $N$ (không thích nghi, $<20%$).
• Phương trình cân bằng nước tại mặt ruộng (Akinbile và Yusoff, 2011): $$ET_c = I_r + R - D - RO + \Delta S$$ Trong đó: $ET_c$ là lượng bốc thoát hơi của cây trồng ($mm$); $I_r$ là lượng nước tưới ($mm$); $R$ là lượng mưa ($mm$); $D$ là lượng nước thấm lậu ($mm$); $RO$ là lượng nước chảy tràn ($mm$); $\Delta S$ là lượng nước trữ thay đổi ở tầng đất canh tác ($mm$).
• Phương pháp Penman-Monteith (FAO 56) xác định bốc thoát hơi tham chiếu ($ET_o$) và nhu cầu nước cây trồng ($ET_c = K_c \times ET_o$): $$ET_o = \frac{0{,}408\Delta(R_n - G) + \gamma \frac{900}{T + 273} U_2 (e_s - e_a)}{\Delta + \gamma(1 + 0{,}34 U_2)}$$
• Cấu trúc mô hình số AquaCrop phiên bản 4.0: Mô phỏng tương quan sinh khối và năng suất dựa trên hiệu suất sử dụng nước của tán lá ($WP^*$), độ che phủ tán ($CC$), bốc thoát hơi thực tế qua thoát hơi cây trồng ($Tr$) và bốc hơi đất ($E$), chỉ số thu hoạch ($HI$).
• Chỉ tiêu đánh giá hiệu quả sử dụng nước kinh tế: $$\text{Hiệu quả sử dụng nước } (đồng/m^3) = \frac{\text{Lợi nhuận } (đồng/ha)}{\text{Tổng lượng nước sử dụng } (m^3/ha)}$$

Phương pháp nghiên cứu thực tế:

• Phương pháp GIS và đánh giá đất đai: Thu thập các bản đồ chuyên đề thứ cấp từ Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh An Giang (bản đồ đất, bản đồ ngập lũ, bản đồ khả năng tưới/tiêu, bản đồ hành chính); số hóa, xử lý không gian và chồng lớp xác định các đơn vị đất đai (ĐVĐĐ) bằng phần mềm MapInfo phiên bản 12.0.
• Phương pháp điều tra xã hội học và kinh tế nông hộ: Phỏng vấn trực tiếp nông hộ bằng phiếu điều tra bán cấu trúc (PRA) tại huyện Châu Phú nhằm thu thập số liệu về chi phí sản xuất, doanh thu, cơ cấu giống lúa và cây màu, tính toán các chỉ tiêu tài chính: Tổng giá trị sản phẩm ($TVP$), Tổng chi phí ($TC$), Tỷ suất lợi nhuận ($PCR = \text{Lợi nhuận}/TC$), Tỷ số lợi ích - chi phí ($BCR = TVP/TC$), Thu nhập lao động gia đình ($FLI$). Phân tích ma trận SWOT về thuận lợi, khó khăn khi chuyển đổi từ lúa sang màu.
• Phương pháp thực nghiệm đồng ruộng: Bố trí thí nghiệm thực địa trong 5 năm (2012 - 2016) tại xã Vĩnh Thạnh Trung, huyện Châu Phú trên nền đất lúa. Theo dõi các mô hình luân canh: chuyên lúa (Đông Xuân - Hè Thu), lúa - màu (lúa Đông Xuân - bắp/ớt Hè Thu hoặc bắp Đông Xuân - lúa Hè Thu), chuyên màu (bắp Đông Xuân - ớt Hè Thu). Tiến hành lấy mẫu đất phân tích các chỉ tiêu lý hóa (thành phần cơ giới sa cấu, dung trọng, độ ẩm bão hòa, dung tích ẩm ngoài đồng $FC$, điểm héo vĩnh viễn $WP$, hệ số thấm bão hòa $K_{sat}$, pH, $EC$, dinh dưỡng $N, P, K$). Đo đạc các thông số phát triển cây trồng theo thời gian thực ($CC_o, CC_x, CGC, CDC$, chiều sâu rễ, chỉ số thu hoạch $HI_o$, sinh khối và năng suất thực tế).
• Phương pháp hiệu chỉnh và kiểm định mô hình AquaCrop: Sử dụng số liệu thực nghiệm đo đạc năm 2012 để hiệu chỉnh bộ thông số cây trồng và đất; sử dụng chuỗi số liệu các năm tiếp theo (2013 - 2016) để kiểm định mô hình. Đánh giá độ chính xác thông qua các chỉ số thống kê: Hệ số xác định ($R^2$), Căn bậc hai sai số trung bình bình phương ($RMSE$), Sai số chuẩn hóa ($NRMSE$) và Hiệu suất mô hình ($EF$ theo chỉ số Nash-Sutcliffe).
• Phương pháp xây dựng quy trình: Xây dựng quy trình 3 bước gồm (1) Xác định mục đích, phạm vi, điều kiện áp dụng; (2) Xây dựng lưu đồ các bước thực hiện; (3) Mô tả chi tiết các bước tính toán.

Nguồn tư liệu và dữ liệu:

• Dữ liệu thứ cấp: Sở Tài nguyên và Môi trường An Giang, Cục Thống kê tỉnh An Giang, Niên giám thống kê huyện Châu Phú, Trạm Khí tượng Thủy văn Châu Đốc (dữ liệu nhiệt độ $T_{max}, T_{min}, T_{TB}$, lượng mưa, bức xạ, giờ nắng, độ ẩm, tốc độ gió, mực nước lũ giai đoạn 1995 - 2015), Viện Nghiên cứu Ngô, FAOSTAT.
• Dữ liệu sơ cấp: Số liệu điều tra 90 nông hộ tại huyện Châu Phú; số liệu quan trắc thực địa tại trạm thí nghiệm Vĩnh Thạnh Trung từ 2012 đến 2016.

Nhóm thông số	Cây bắp (Zea mays)	Cây ớt (Capsicum frutescens L.)	Cây đậu nành (Glycine max)	Cây mè (Sesamum indicum L.)	Cây lúa (Oryza sativa L.)
Nguồn gốc	Châu Mỹ	Trung Mỹ	Mãn Châu (Trung Quốc)	Ethiopia (Châu Phi)	Trung Quốc
Thời gian sinh trưởng (ngày)	90 - 105	115 - 120	85 - 90	70 - 75	90 - 110
Nhiệt độ thích hợp ($^\circ C$)	24 - 30	18 - 30	22 - 25	25 - 32	20 - 30
Ánh sáng thích hợp (giờ/ngày)	10 - 12	9,0 - 10	7,0 - 8,0	8,0 - 10	7,0 - 8,0
Nhu cầu nước ($m^3/ha/vụ$)	3.500 - 4.000	3.500 - 4.000	3.000 - 3.500	2.500 - 3.000	6.000 - 9.000
Điều kiện pH đất thích hợp	5,5 - 7,0	5,5 - 6,8	6,5 - 7,2	5,5 - 8,0	5,5 - 7,5
Tiềm năng năng suất (tấn/ha)	6,0 - 8,0	8,0 - 12,0	1,8 - 4,0	1,7 - 2,0	6,0 - 10,0

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu

Chương 1 thiết lập tổng thể bức tranh nghiên cứu, nêu rõ tính cấp thiết của đề tài trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu và sự suy giảm nguồn nước sông Mekong do hoạt động khai thác ở thượng nguồn. Tác giả xác định rõ 2 mục tiêu cụ thể, 3 nội dung nghiên cứu chính, 2 câu hỏi và 2 giả thiết khoa học; giới hạn phạm vi nghiên cứu tại huyện Châu Phú, tỉnh An Giang giai đoạn 2012 - 2016; làm rõ ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn về các mặt kinh tế, môi trường, xã hội, kỹ thuật và nêu bật các điểm mới cốt lõi của luận án.

Chương 2: Tổng quan tài liệu

Chương 2 cung cấp hệ thống cơ sở lý luận và tài liệu thực chứng toàn diện:

• Hệ thống hóa các khái niệm đất, đất đai và phương pháp đánh giá đất đai theo FAO (1976, 1993, 1995), các công trình đánh giá thích nghi định lượng kinh tế trong và ngoài nước.
• Đánh giá hiện trạng phân bố 6 vùng sinh thái nông nghiệp ĐBSCL và 9 tiểu vùng sinh thái cập nhật; mô tả các hệ thống canh tác chính (chuyên lúa, lúa - màu, lúa - thủy sản) và các hệ thống canh tác triển vọng (màu - chăn nuôi - thủy sản, lúa - cá/tôm - màu, nông - lâm - ngư kết hợp).
• Tổng quan tình hình sản xuất, đặc tính sinh thái, nhu cầu nước và hiệu quả kinh tế của các cây trồng cạn chủ lực (bắp, ớt, đậu nành, mè) và cây lúa.
• Phân tích tác động của biến đổi khí hậu đến nông nghiệp ĐBSCL (nhiệt độ tăng, hạn hán, mặn xâm nhập, biến động lũ); cơ chế cân bằng nước mặt ruộng ($ET_c$), nhu cầu nước và phương pháp tính $ET_o$ theo Penman-Monteith.
• Tổng quan cấu trúc, nguyên lý, ưu nhược điểm của mô hình AquaCrop (FAO); các công trình nghiên cứu ứng dụng mô hình AquaCrop trong và ngoài nước; tổng quan phương pháp đánh giá hiệu quả sử dụng nước.
• Đặc điểm tự nhiên, khí tượng thủy văn, diễn biến lũ (giai đoạn 1995 - 2015) và hiện trạng sản xuất nông nghiệp tại tỉnh An Giang và địa bàn nghiên cứu trọng điểm là huyện Châu Phú.

Chương 3: Phương tiện và phương pháp nghiên cứu

Chương 3 trình bày chi tiết tiến trình và phương pháp kỹ thuật thực hiện cho 3 nội dung:

• Nội dung 1: Tiến trình đánh giá tiềm năng đất đai tự nhiên và kinh tế tỉnh An Giang bằng phần mềm MapInfo 12.0; phương pháp điều tra 90 nông hộ tại Châu Phú về cơ cấu mùa vụ, chỉ tiêu tài chính ($TVP, TC, PCR, BCR, FLI$), phân tích SWOT.
• Nội dung 2: Bố trí thí nghiệm thực địa đồng ruộng tại xã Vĩnh Thạnh Trung (Châu Phú) giai đoạn 2012 - 2016 trên nền đất lúa; phương pháp lấy và phân tích mẫu đất; quy trình bón phân, tính toán lượng nước tưới, thời điểm tưới; phương pháp xác định các chỉ tiêu sinh trưởng ($CC$, sinh khối, năng suất); phương pháp hiệu chỉnh và kiểm định mô hình AquaCrop 4.0; công thức tính chỉ tiêu hiệu quả sử dụng nước kinh tế ($đồng/m^3$).
• Nội dung 3: Thiết lập quy trình 3 bước xác định hiệu quả sử dụng nước cho các nhóm cây trồng cạn.

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Chương 4 trình bày các phát hiện và số liệu định lượng chi tiết:

• Đánh giá tiềm năng đất đai: Xác lập bản đồ đơn vị đất đai tỉnh An Giang; phân tích yêu cầu sử dụng đất cho các kiểu sử dụng đất (LUT); kết quả phân vùng cho thấy mô hình Lúa - Màu thích nghi ở hầu hết diện tích toàn tỉnh An Giang; mô hình Màu - Màu đạt mức thích nghi cao tại huyện Chợ Mới; các vùng đất thuộc huyện Tịnh Biên, Tri Tôn, Thoại Sơn bị hạn kéo dài trên 6 tháng không thích hợp cho luân canh Lúa - Màu nếu thiếu công trình thủy lợi cấp nước.
• Đánh giá kinh tế nông hộ và SWOT: Phân tích cơ cấu chi phí, doanh thu các giống lúa và cây màu vụ Đông Xuân, Hè Thu 2012 tại Châu Phú; chỉ ra các điểm mạnh, điểm yếu, cơ hội và thách thức khi nông dân chuyển đổi từ chuyên lúa sang luân canh màu.
• Kiểm định mô hình AquaCrop: Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình AquaCrop phiên bản 4.0 trên cây bắp và cây ớt đạt độ tin cậy cao, mô phỏng chính xác tiến trình phát triển tán lá ($CC$), tích lũy sinh khối và năng suất thực tế qua các năm thí nghiệm.
• Hiệu quả sử dụng nước và tiết kiệm nước: Khẳng định tính ưu việt vượt trội của cây màu và các mô hình có cây màu so với độc canh cây lúa cả về lượng nước tiết kiệm lẫn hiệu quả kinh tế trên mỗi mét khối nước sử dụng.
• Đề xuất quy trình đánh giá hiệu quả sử dụng nước: Hoàn thiện lưu đồ và tài liệu hướng dẫn cho 2 trường hợp cụ thể (canh tác nhiều loại cây màu và canh tác 1 loại cây màu).

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Chương 5 tóm tắt các kết quả cốt lõi về khả năng thích nghi đất đai, lượng nước tiết kiệm và giá trị kinh tế trên một đơn vị thể tích nước; đề xuất các kiến nghị mở rộng nghiên cứu sang các cây màu khác (đậu nành, mè, đậu xanh), nghiên cứu giải pháp kỹ thuật giảm thấm lậu, bốc hơi và duy trì năng suất khi áp dụng kỹ thuật tưới tiết kiệm.

Kết quả và những đóng góp mới

Các đóng góp mới của luận án bao gồm:

• Về mặt phương pháp luận và lý luận: Luận án đã phát triển và ứng dụng chỉ số đánh giá hiệu quả sử dụng nước dựa trên giá trị tài chính thực tế thu được trên một đơn vị thể tích nước sử dụng ($\text{Lợi nhuận } / m^3 \text{ nước}$), thay thế cho cách tiếp cận thuần túy vật lý ($\text{Năng suất } / m^3 \text{ nước}$) trước đây; tích hợp thành công mô hình số AquaCrop với công cụ GIS trong đánh giá tài nguyên đất và quản lý nước nông nghiệp cấp địa phương.
• Về mặt thực tiễn và số liệu định lượng: Cung cấp bộ tham số thực nghiệm hoàn chỉnh về nhu cầu tưới và sinh lý của cây bắp lai, bắp nếp và cây ớt trên nền đất lúa vùng ngập lũ An Giang; chứng minh định lượng tính ưu việt của việc chuyển đổi cơ cấu cây trồng.

Mô hình canh tác / Loại cây trồng	Lượng nước tiết kiệm so với đối chứng ($m^3/ha$)	Lợi nhuận kinh tế trên đơn vị nước ($đồng/m^3$)	Đối chứng so sánh
Mô hình canh tác (năm)
Mô hình 2 vụ màu (Bắp - Ớt)	Tiết kiệm 2.006 $m^3/ha/năm$	12.896 $đồng/m^3$	Cao hơn mô hình 2 vụ lúa (chỉ đạt 2.933 $đồng/m^3$)
Mô hình 1 vụ lúa - 1 vụ màu	Tiết kiệm 1.036 $m^3/ha/năm$	3.958 $đồng/m^3$	Cao hơn mô hình 2 vụ lúa (chỉ đạt 2.933 $đồng/m^3$)
Mô hình 2 vụ lúa	0 (đối chứng)	2.933 $đồng/m^3$	-
Từng loại cây trồng (vụ)
Canh tác cây ớt	Tiết kiệm 764 $m^3/ha/vụ$	19.284 $đồng/m^3$	Cao hơn canh tác lúa (chỉ đạt 3.223 $đồng/m^3$)
Canh tác cây bắp	Tiết kiệm 1.033 $m^3/ha/vụ$	4.785 $đồng/m^3$	Cao hơn canh tác lúa (chỉ đạt 3.223 $đồng/m^3$)
Canh tác cây lúa	0 (đối chứng)	3.223 $đồng/m^3$	-

• Xây dựng và chuẩn hóa quy trình đánh giá nhanh hiệu quả sử dụng nước cho các loại cây màu: Quy trình gồm 3 bước rõ ràng, cho phép áp dụng linh hoạt trong 2 trường hợp (đánh giá đồng thời nhiều loại cây màu để lựa chọn cơ cấu tối ưu hoặc đánh giá một loại cây màu cụ thể).

Kiến nghị và giải pháp đề xuất từ luận án:

• Về quy hoạch: Chính quyền địa phương tỉnh An Giang cần áp dụng kết quả phân vùng thích nghi để chuyển đổi các diện tích lúa kém hiệu quả, vùng hạn mùa khô sang canh tác luân canh lúa - màu hoặc chuyên màu (đặc biệt tại Chợ Mới, Châu Phú, Phú Tân, An Phú).
• Về kỹ thuật: Áp dụng các biện pháp tưới tiết kiệm nước, quản lý chặt chẽ hệ thống kênh mương nội đồng, giảm thiểu thất thoát do bốc hơi bề mặt và thấm lậu.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu:

• Phạm vi bố trí thí nghiệm thực địa chuyên sâu và kiểm định mô hình số AquaCrop mới tập trung thực hiện trên 2 đối tượng cây trồng cạn đại diện là cây bắp và cây ớt tại địa bàn xã Vĩnh Thạnh Trung, huyện Châu Phú, tỉnh An Giang; chưa bao phủ toàn bộ các loại cây màu khác đang canh tác tại ĐBSCL.
• Mô hình AquaCrop có hạn chế cố hữu là không mô phỏng được trong điều kiện đất phèn, việc hiệu chỉnh bộ thông số phải tiến hành thủ công và mô hình không trực tiếp mô phỏng tương tác của các yếu tố dinh dưỡng/suy thoái đất đến năng suất cây trồng.
• Đánh giá hiệu quả kinh tế phụ thuộc vào sự biến động giá cả thị trường nông sản và vật tư nông nghiệp theo từng thời điểm.

Hướng nghiên cứu tiếp theo được tác giả đề xuất:

• Mở rộng phạm vi nghiên cứu thực nghiệm và kiểm định quy trình đánh giá hiệu quả sử dụng nước đối với các nhóm cây trồng cạn triển vọng khác như đậu nành, mè, đậu xanh.
• Nghiên cứu sâu các giải pháp công trình và phi công trình nhằm hạn chế và giảm thiểu thất thoát nước do hiện tượng bốc hơi mặt ruộng và thấm lậu trong điều kiện thiếu nước tưới mùa khô.
• Nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật canh tác đồng bộ nhằm duy trì và ổn định năng suất cây màu khi áp dụng các chế độ tưới tiết kiệm nước tối hạn.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo chuyên khảo có giá trị ứng dụng cao cho nhiều nhóm đối tượng:

• Cơ quan quản lý nhà nước và nhà hoạch định chính sách (Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh An Giang và các tỉnh vùng ĐBSCL): Giá trị tham khảo cốt lõi nằm ở bản đồ phân vùng thích nghi đất đai tự nhiên, dữ liệu định lượng về lượng nước tiết kiệm và lưu đồ quy trình đánh giá hiệu quả sử dụng nước phục vụ trực tiếp cho công tác lập quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp và chuyển đổi cơ cấu cây trồng thích ứng biến đổi khí hậu.
• Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học thuộc các ngành Môi trường đất và nước, Khoa học đất, Thủy nông, Quản lý tài nguyên nước, Nông học: Giá trị tham khảo nằm ở phương pháp tích hợp mô hình AquaCrop (FAO) với GIS MapInfo, phương pháp cân bằng nước mặt ruộng và bộ thông số thực nghiệm đã được hiệu chỉnh cho cây bắp và ớt.
• Hợp tác xã nông nghiệp và nông dân: Tham khảo các phân tích tài chính chi tiết, bảng ma trận SWOT, lịch thời vụ và định mức nhu cầu tưới để lựa chọn cây màu thay thế lúa mang lại hiệu quả kinh tế cao trên từng đơn vị nước tưới.

Câu hỏi thường gặp

1. Mô hình canh tác 2 vụ màu tiết kiệm được bao nhiêu nước và mang lại hiệu quả kinh tế trên mỗi mét khối nước là bao nhiêu so với chuyên lúa?
Theo kết quả nghiên cứu thực nghiệm 5 năm của luận án, mô hình canh tác 2 vụ màu tiết kiệm được 2.006 $m^3$ nước/ha/năm so với mô hình canh tác 2 vụ lúa. Về mặt kinh tế, mô hình 2 vụ màu đem lại hiệu quả sử dụng nước đạt 12.896 đồng/$m^3$, cao hơn gấp 4,39 lần so với mô hình canh tác 2 vụ lúa (chỉ đạt 2.933 đồng/$m^3$).

2. Giữa cây bắp và cây ớt, loại cây nào có hiệu quả sử dụng nước cao hơn khi trồng trên nền đất lúa?
Cây ớt đem lại hiệu quả sử dụng nước cao hơn vượt trội, đạt 19.284 đồng/$m^3$ nước sử dụng (tiết kiệm được 764 $m^3$ nước/ha/vụ so với lúa). Trong khi đó, cây bắp tiết kiệm được 1.033 $m^3$ nước/ha/vụ so với lúa và đạt hiệu quả sử dụng nước là 4.785 đồng/$m^3$ (canh tác lúa chỉ đạt 3.223 đồng/$m^3$).

3. Kết quả đánh giá thích nghi đất đai tự nhiên tại An Giang cho thấy những vùng nào không thích hợp cho mô hình Lúa - Màu?
Kết quả phân hạng thích nghi đất đai cho thấy mô hình Lúa - Màu thích nghi ở hầu hết diện tích toàn tỉnh An Giang; tuy nhiên, một số khu vực thuộc các huyện Tịnh Biên, Tri Tôn và Thoại Sơn bị hạn kéo dài trên 6 tháng được đánh giá là không thích hợp cho canh tác mô hình Lúa - Màu (trừ khi có giải pháp công trình trữ và cấp nước tưới bổ sung).

4. Mô hình AquaCrop 4.0 có những ưu điểm và hạn chế kỹ thuật nào khi ứng dụng trong nghiên cứu này?
Ưu điểm của AquaCrop là yêu cầu số lượng thông số đầu vào tương đối nhỏ, có khả năng mô phỏng chi tiết phản ứng của năng suất theo sự thiếu hụt nước và cân bằng nước trong vùng rễ, cho phép mô phỏng luân canh cây trồng và vận hành chế độ tưới tự động. Hạn chế của mô hình là không mô phỏng được trong điều kiện đất phèn, việc hiệu chỉnh thông số phải thực hiện thủ công, và mô hình không trực tiếp đánh giá tác động của suy giảm dinh dưỡng đất, sâu bệnh hay cỏ dại đến năng suất cây trồng.

5. Quy trình đánh giá hiệu quả sử dụng nước do luận án xây dựng gồm những bước cơ bản nào?
Quy trình được chuẩn hóa qua 3 bước: (1) Xác định mục đích, phạm vi và điều kiện áp dụng quy trình; (2) Xây dựng lưu đồ thực hiện các bước công việc (thu thập dữ liệu khí tượng, đất đai, cây trồng, vận hành mô hình cân bằng nước/AquaCrop và tính toán chỉ tiêu tài chính); (3) Mô tả chi tiết nội dung tính toán và hướng dẫn áp dụng cho từng trường hợp canh tác một loại cây màu hoặc nhiều loại cây màu.

Kết luận

Luận án của nghiên cứu sinh Nguyễn Văn Tuyến đã giải quyết thành công bài toán định lượng nhu cầu nước và hiệu quả kinh tế của việc đưa cây màu lên nền đất lúa tại vùng ngập lũ An Giang trong điều kiện nguồn nước biến động. Bằng việc kết hợp chặt chẽ giữa công cụ GIS MapInfo, thực nghiệm đồng ruộng 5 năm (2012 - 2016) và mô hình số AquaCrop 4.0, luận án đã cung cấp luận cứ khoa học vững chắc chứng minh tính ưu việt của mô hình 2 vụ màu (tiết kiệm 2.006 $m^3$ nước/ha/năm, đạt 12.896 đồng/$m^3$) và luân canh lúa - màu (tiết kiệm 1.036 $m^3$ nước/ha/năm, đạt 3.958 đồng/$m^3$) so với chuyên lúa. Quy trình đánh giá hiệu quả sử dụng nước được luận án xây dựng là công cụ kỹ thuật thiết thực hỗ trợ các nhà quản lý và nông dân ĐBSCL chủ động chuyển đổi cơ cấu cây trồng, hướng tới nền nông nghiệp thích ứng bền vững với biến đổi khí hậu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Giới thiệu Nước và an ninh lương thực là vấn đề được thế giới quan tâm nhiều. Biến đổi khí hậu đã làm cho nguồn nước ngọt hữu dụng trên thế giới ngày càng trở nên cạn kiệt. Chính vì vậy, tài nguyên nước đang cần được bảo vệ, tiết kiệm và sử dụng hợp lý (Đinh Thị Như Trang, 2014). Đối với Việt Nam cũng gặp các khó khăn về nước cũng như là bị thu hẹp diện tích sản xuất nông nghiệp và có thể dẫn đến mất an ninh về lương thực.

Tình hình hạn hán, xâm nhập mặn kéo dài từ năm 2015 - 2016 đã làm khoảng 369.000 hộ dân thiếu nước sinh hoạt, 250.000 ha hoa màu, 37.000 ha cây ăn quả tập trung, 164.000 ha cây lâu năm, 6.900 ha nuôi trồng thủy sản bị thiệt hại (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 2016). Vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) cũng gặp khó khăn về nước và an ninh lương thực do biến đổi khí hậu và gia tăng sử dụng nước ở thượng nguồn đặc biệt trong mùa khô. Trong điều kiện biến đổi khí hậu (BĐKH) hiện nay, các biểu hiện như: gia tăng mực nước biển, gia tăng nhiệt độ, thay đổi lượng mưa và các hiện tượng thời tiết cực đoan đã ảnh hưởng đáng kể (cả trực tiếp và gián tiếp) đến các hệ thống canh tác nông nghiệp ĐBSCL (Lê Anh Tuấn, 2016). Ngoài biến đổi khí hậu, việc việc gia tăng sử dụng nước sông Mekong cũng làm lượng nước về ĐBSCL giảm (Osborne, 2009).

Cụ thể, Lào và Campuchia đang dự kiến tăng diện tích sản suất lúa lên 31.000 ha thông qua việc tận dụng nguồn nước sông MeKong để tưới (ICEM, 1999), Thái Lan đang tiến hành dự án (Kong-Loei-Chi-Mun) chuyển nước từ dòng sông MeKong đến các khu vực hạn hán vùng Đông Bắc Thái Lan, tất cả các yếu tố trên đều ảnh hưởng tiêu cực đến ĐBSCL (MRC, 2016). Việc tăng sử dụng nước ở đầu nguồn sông MeKong làm giảm lưu lượng nước từ thượng nguồn chảy đến và thiếu nước vào mùa khô ở vùng hạ lưu sông MeKong làm đất đồng bằng giảm đánh kể lượng phù sa, nước mặn xâm nhập ngày càng sâu vào đất liền vùng ven biển cả về không gian và thời gian (Lu and Siew, 2006). Các nước phát triển trên thế giới đã thực hiện nhiều giải pháp tổng thể nhằm quản lý, phát triển và sử dụng tiết kiệm tài nguyên nước đạt hiệu quả kinh tế cao. Cụ thể, ở Campuchia, một trong các giải pháp để ứng phó với hiện tượng khô hạn là xây dựng ao hồ để trữ nước vào mùa mưa, người dân quanh hồ Tonle Sap đã trữ nước lũ trong đầm lầy để tưới vào mùa khô (Fox and Ledgerwood, 1999).

Ở Đông Bắc bang Rajasthan, Ấn Độ, chính phủ đã xây dựng khoảng 10.000 công trình trữ nước dưới đất đã giúp tưới được 14.000 ha cho ngũ cốc, rau và hoa màu (Panigrahi et al. Ngoài ra, vùng bán khô cằn ở Châu Phi đã xây dựng hệ thống hồ chứa nước mưa tự nhiên phục vụ cho 1 sản xuất nông nghiệp (Traore and Wang, 2011). Ở Việt Nam, đối với thủy lợi, các tỉnh cần quản lý chặt chẽ nguồn nước, tổ chức lấy nước và tích trữ vào các ao, hồ, trục sông, trục kênh. Thực hiện tưới tiết kiệm nước, không để rò rỉ, thất thoát nước trên hệ thống kênh rạch nội đồng (Nguyễn Thanh Sơn, 2009).

Nạo vét một số trục kênh chính, củng cố bờ bao ngăn mặn, trữ ngọt, sửa chữa các cống, điều tiết nước. để tăng khả năng trữ nước ngọt (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 2015). Những phân tích trên cho thấy việc phát triển kinh tế nông nghiệp ở ĐBSCL một cách bền vững thì đòi hỏi phải có những nghiên cứu về nhu cầu tưới của cây trồng và hiệu quả sử dụng nước.